JPH0249981A - 電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプの駆動桿 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、例えば養魚槽内の水中にエアーを供給する場
合等に用いられるダイヤフラム式エアーポンプで、詳し
くは、相対向姿勢に張設のゴム製ダイヤフラムの中央部
間に亘って固定連結した駆動桿に固着の永久磁石とこれ
の外周に配置した電磁石との相互作用により、前記駆動
桿を電源周波数に応じてその長手方向に往復移動させる
ように構成してある電磁振動型ダイヤフラム式エアーポ
ンプにおいて、ダイヤフラムの異常な振動を検知してポ
ンプを停止させる構造の駆動環に関するものである。

〈従来の技術〉 この種ポンプにおいては、前記駆動環を含めた振動系の
動きの強弱が性能の良否を決定する上で最も重要な要素
であって、この振動系の固有振動数が駆動電源周波数に
同調した共振領域において振動系の動きが最も強く、こ
のような強力な振動系の動きを得るために、前記ダイヤ
フラムに振動系の重量に見きった弾碗力を現出させる手
段が採用されているのである。

然し乍ら、ダイヤフラムはポンプの実作動に伴う反覆屈
曲使用によって次第に弾性疲労して破損し所期のポンプ
作用が行えなくなるばかりでなく、ダイヤフラムに保持
されている振動系が該ダイヤフラムの破損によって所定
位置には保持されなくなって、外周の電磁石と接触しな
がらも尚振動を続け、遂には相互に磨滅損傷してポンプ
全体が使用に耐えなくなる事態が発生する。

このような悪事態の発生を回避するには、ダイヤフラム
が破損したならば可及的速やかにポンプ作動を停止する
ことであり、その手段としでは、 （イ）ポンプ室又は蓄圧室の圧力変化を検知してポンプ
作動を停止する手段 （ロ）駆動部の異常を検知してポンプ作動を停止する手
段 （ハ）　電磁石ｌ＼の電気的入力値の異常を検知してポ
ンプ作動を停止する手段 等が考えられる。

そのうち、（イ）の手段は、ポンプ室の圧力が電源周波
数に応じて加圧、減圧を繰り返している関係から正確な
検知は到底望めず、またポンプ室に連なる蓄圧室の圧力
は、そこからの吐出口を全開放に近い状態とした低圧使
用の場合と吐出口を略閉め切りに近い状態とした高圧使
用の場自とで基準圧力条件が大きく異なり、検知の対象
にはなりにくい。また、（ハ）の手段は上記の使用圧力
条件に応じて入力値が大きく変化するため、例えば高圧
使用の場合において正常時は入力値が全開時の略半分で
あるが、ダイヤフラムの破損した状態では全開時と等し
い入力値になり、低圧使用であるのか、ダイヤフラムの
破損であるのかの判別ができず、それ故に正確な検知は
望めないのである。

従って、結局は（ロ）で示した駆動部の異常検知手段に
頼らざるを得ないのである。

この駆動部の異常で第一に考えられるのは駆動環の変位
であり、その変位検知手段としては、（１〉　　光、磁
気などの非接触センサーを用いて検知する手段と、 （２）接触によりスイッチ接点を開成させる手段 とが考えられるが、（１）の手段は、この種のエアーポ
ンプがせいぜい数百円乃至千円余りの低価格のものであ
ることからみて、センサーを含む検知手段が占めるコス
ト割合が非常に大きくなり、費用的に不向きであって、
（２）の手段が一般実用的きである。

而して、この一般実用的な駆動環変位の有接触式検知手
段の実例を述べる前に、もう−度、駆動環の変位現象を
考察してみると、一方のダイヤフラムが破損すればその
方のポンプ室内圧力は大気圧と等しくなるとともに、他
方のポンプ室は圧力発生状態にあり、このような圧力の
アンバランスによって非破損側のダイヤフラムが大きく
外側、即ち、ポンプ室とは反対側に膨れ、それにつれて
駆動環が押し出され、駆動環の振動の中心位置が該駆動
環の長手方向の一方に潰るのである。その変位によって
リミットスイッチを動作させようとするのが一般実用的
な検知手段である。

〈発明が解決しようとする問題点〉 然し乍ら、上記の検知手段では実際にモデルを作成して
実験を行った所、全く正確、確実な検知が行えないこと
が判った。

即ち、二つの接触部のうち、駆動桿側の接触部は動的に
毎秒６０ヘルツ又は５０ヘルツでリミットスイッチ側の
接触部に接近、離反を繰り退しており、また、実際にダ
イヤフラムが破れて内部圧が大きく変化（低下）するま
でには何日もかかるのである。つまり、二つの接触部は
掻く軽微な衝突を繰り返しながら、長時間かかつて検知
動作するように相接近するのである。

従って、二つの接触部は経時的に互いに磨滅進行するだ
けで相手を変位させることなく、自己破壊に力を費やし
ているのであり、所期の検知を正確に行えず、もって、
ダイヤフラムのみの破損では済まず、磁石など他の構成
要素をも再使用不能な状態にまで損傷してしまう問題が
あった。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、検知対象物が高速振動物であり、しかもその
変位の進行が極めてスローであることに着目して鋭意研
究の結果、費用的に非常に低価格の手段でありながら、
所期の駆動部の異常検知を確実、正確に行えるようにす
る構造の駆動枠を提供する点に目的を有する。

上記の目的を達成するために本発明に係る駆動枠を備え
た電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプは、冒頭詳記
の構成を有するものにおいて、前記駆動枠又はこれと一
体移動可能な部材との接触又は接当により摩擦破損し易
いロッド状部材を前記駆動枠の往復移動方向に対して直
交又は略直交する姿勢で、かつ前記駆動枠又は一体連投
部材に対して常時接触又は接当可能な状態に設けるとと
もに、このロッド状部材（５）の−室以上の摩耗又は破
損を検知するセンサースイッチの駆動枠を設けたという
構成に特徴を有するものである。

く作用〉 このような特徴構成を有する本発明に係る電磁振動型ダ
イヤフラム式エアーポンプの駆動枠は、リミットスイッ
チのレバー等を駆動枠にて直接作動させるのではなく、
駆動枠とスイッチとの間に、摩耗、破損し易い第三の物
体である所の、ロッド状部材を介在させたのであり、前
記駆動枠を含めた振動系の往復移動に伴うポンプ作動時
において前記の第三物体であるロッド状部材は前述のよ
うなダイヤフラムの破損に伴う変位が起こると、それを
起動力として前記本発明の駆動枠又はこれと一体移動す
る部材と常時接触又は接当して、漸次摩耗され、その窄
耗度が一定以上になった状態において、破損し、それに
よって、センサースイッチが働いてポンプ駆動電源を断
つ、又はその状態をアラームするのである。従って、前
記ロッド状部材の前述接触又は接当に伴う掌耗進行度会
を、該ロッド状部材の構成材料の選定や寸法、形状、更
には、これに接触又は接当する側の構成部材の材料選定
などによってポンプが破壊する寸前まで機能が低下した
時、前記センサースイッチが働くように設定しておくこ
とは容易であり、これにより駆動環変位の新高速度が極
めて小さくてもダイヤフラム以外の構成要素に損害を与
える前に確実正確にその異常振動の事態を検知してポン
プを作動停止させることができるのである。

〈実施例〉 以下本発明の実施例を図面に基づいて詳述する。

第１図はダイヤフラム式エアーポンプの全体な概略的に
示したもので、第１図において（１）。

（１）は、背反的に開閉作動する逆止弁（７）　、　（
８）付きの吸込口（７＾）、吐出口（８＾）を備えたカ
バーゲージング（９）と取付台（１０）との間に外周部
を挟持固定する状態で互いに平行姿勢に相対向させて張
設したゴム製のダイヤフラムであって、これら各ダイヤ
フラム（１）、（１）と各カバーゲージング（９）　、
　（９）とをもってポンプ室（１１）、（１１）が形成
されている。

（２）は前記両ダイヤフラム（１）、（１）の中央部に
両端を各々固定連結して該両ダイヤフラム（１）。

（１）間に亘って架設した矩形枠状の駆動枠であって、
フェライトなどの盤状永久磁石り３）が固着保持されて
いる。（４）　、　（４）は前記永久磁石（３）の盤面
両側位置に配置した電磁石であって、これら電磁石（４
）　、　（４）と前記永久磁石（３）との相互作用によ
り前記駆動枠（２）を電源周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈ
ｚ）に応じてその長手方向に往復移動させ、もって、前
記両ダイヤフラム（１）、＜１）を駆動させてポンプ室
（１１）、（１１）の容積を左右背反的に増減変化させ
ることによって、左右交互にエアー吸入・排出を行うよ
うに構成してある。

上記の電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプにおいて
、前記駆動環（２）の往復移動方向の一端上辺部に、該
駆動環（２）の往復移動距離に相当する間隔を隔てて対
向状態で突出する一対の突片（２ａ）　、　（２ａ）を
有する耐摩耗性の摺動部材（２Ａ）を一連一体に構成す
る一方、この摺動部材く２Ａ）における前記一対の突片
（２ａ）　、　（２ａン問に、例えば削り加工された木
製棒のように前記摺動部材（２Ａ）との摺接及び突片（
２ａ）　、　（２ａ）との接当により摩耗破損し易い、
即ち、前記摺動部材（２Ａ）と比較して耐摩耗性が非常
に小さいロッド状部材（５）を前記駆動環（２）の往復
移動方向に対して直交又は略直交する姿勢でかつ前記摺
動部材（２Ａ）及び突片（２ａ）　、　（２ａ）に常時
摺接及び接当可能な状態に設けである。つまり、ダイヤ
フラム（１）が異常振動を始めて、破壊するまでの間摩
耗に耐えて突張り状態を保持し続けるようにロッド状部
材（５）を設定する。

具体的には、第２図及び第３図で明示の如く前記駆動環
（２〉の両側で電磁石（４）、（４）保持用枠（４＾）
、（４八）の上辺に固着した一対のブラケット（１２）
　、　（１２）に両端部を差し込み保持させてロッド状
部材（５）を両ブラケット（１２）　、　（１２）間に
掛は渡してある。而して、一方のブラケット（１２）側
には、第４図（イ）、（ロ）で明示の如く常開型のセン
サースイッチ（６）が組み込まれ、このスイッチ〈６）
は前記ロッド状部材（５）の突張力を介して弾性は勢力
に抗して閉成維持されていて、前記ロッド状部材（５）
がダイヤフラム（１）の破壊により破損されたとき、開
成動作するように構成されている。このスイッチ（６）
は前記電磁石（４）の電源回路中に介装され、前記ロッ
ド状部材（５）の破損に基づく開成動作により電磁石（
４）への通電を断ち、ポンプ作動を自動停止するもので
ある。

次に、別の実施例について列記する。

〔Ｉ〕　前記ロッド状部材（５）は木製のものに限らず
、例えば樹脂ロッドであってもよい。

〔■〕　前記スイッチクロ）は、前記ロッド状部材（５
）の破損検知に基づいて外部にそのことをブザーやラン
プ等を介して表示するアラーム構造のスイッチであって
もよい。

（ｆｆｌ）・　前記駆動環（２）の突片（２ａ）　、　
（２ａ）は、ロッド状部材（５）に接触する形状であれ
ばよいので、突出片でなく四部であっても全く同様に機
能する。

〈発明の効果〉 以上詳述したことからも明らがなように本発明による時
は、 （１）　　ポンプの長時間作動によって不可避的に発生
する所の、ダイヤフラム（１）の破損に伴う駆動環（２
）の振動中心位置の急激な変位を、その変位進行速度が
遅速であっても、摩耗破損し易い前記ロッド状部材（５
）の駆動環（２）の摺動部材（２Ａ）と突片（２ａ）　
、　（２ａ）を介する破損を通して確実、正確に検知し
、センサースイッチ〈６）を介してポンプ作動を他の構
成要素を磨滅損傷してしまわないうちに自動停止する、
又はその状態を報知することができるから、停止後はダ
イヤフラムのみを交換することで所゛期通りの性能をも
つポンプを容易に復元し経済的な再使用が図れる。

り２）シかも、そのための構成として、爪楊枝の如く安
価でかつ入手容易なロッド状部材の摩耗破損を利用する
ものであるから、例えば、光磁気などの非接触センサー
を利用する渇きに比べて全体構造をシンプルでこの種ダ
イヤフラムポンプに見きった底コストのものに構成出来
るといった実用効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は全体の概略断面図、第２図及び第３図は要部の
拡大斜視図、第４図（イ）、（口〉はスイッチ部の一部
切欠き拡大断面図である。 （１）はダイヤフラム、（２）は駆動環、（３）は永久
磁石、（４）は電磁石、（５）はロッド状部材、（６）
はセンサースイッチである。 第 図 第 ［４

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）相対向姿勢に張設のゴム製ダイヤフラム（１）、
   （１）の中央部間に亘って固定連結した駆動桿（２）に
   固着の永久磁石（３）とこれの外周に配置した電磁石（
   ４）との相互作用により前記駆動桿（２）を電源周波数
   に応じてその長手方向に往復移動させるように構成して
   ある電磁振動型ダイヤフラム式エアーポンプであって、
   前記駆動桿（２）又はこれと一体移動可能な部材（２Ａ
   ）との接触又は接当により摩耗破損し易いロッド状部材
   （５）を前記駆動桿（２）の往復移動方向に対して直交
   又は略直交する姿勢で、かつ前記駆動桿（２）又は部材
   （２Ａ）に対して常時接触又は接当可能な状態に設ける
   とともに、このロッド状部材（５）の一定以上の摩耗又
   は破損を検知するセンサースイッチ（６）を設けてある
   ことを特徴とする電磁振動型ダイヤフラム式エアーポン
   プにおいて、異常振動時ロッド状部材（５）と接触摺接
   して、ロッド状部材（５）を磨耗破損する摺動部材（２
   Ａ）と突片（２ａ）、（２ａ）とを一連一体に形成した
   駆動桿。